Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Получение товарных нефтепродуктов из прямогонных нефтяных фракций и остатков. Монография

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 84 5 6 7 8 > Следующая >>>

– лучшая селективность;

– увеличивается межремонтный пробег, примерно до одного года, время работы установки на поток составляет около 330 дней;

– малая чувствительность к авариям и малое количество пара от утилизируемого тепла.

Данные преимущества подтверждают целесообразность строительства установок висбрекинга с реакционной камерой [9].

За границей реализуются технологии висбрекинга, разработанные фирмой Shell совместно с ABBLummus, проект фирмой Кедр-89 [10]. Эта компания построила ряд установок висбрекинга, в которых используются выносные реакционные камеры.

Выносная реакционная камера с восходящим потоком сырья фирмы Shell имеет форму адиабатического аппарата, который оснащен перфорированными тарелками. Главным минусом этого аппарата является то, что в нем есть большие застойные зоны, где образуется определенное количество кокса. Это приводит к необходимости чаще чистить выносные реакционные камеры от коксовых отложений, и это обстоятельство приводит к снижению производительности установки.

В 2009 г. на ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» была введена в работу установка висбрекинга с использованием выносной реакционной камеры с восходящим потоком сырья, производительность которой составляет 1,5 млн т в год по гудрону.

Специалистами ГУП ИНХП РБ ранее, в 2005 г. , на о д но м и з Н П З был успешно апробирован режим висбрекинга, осуществляемого в змеевиковом реакторе (рис. 2.1), выполненном в виде трех последовательно связанных полых цилиндров диаметром 900 мм и высотой 14 м.

Испытания такого змеевика, в котором выполнялись условия режима, близкие к «идеальному вытеснению», подтвердили высокую эффективность реакционных аппаратов такой конструкции. Вместе с тем змеевиковый реактор все же имеет громоздкую конструкцию, что требует его доработки.

В плане развития технологии висбрекинга, оснащенного выносной реакционной камерой, имеющей восходящий поток сырья, были проведены исследовательские работы и разработаны новые конструкции выносных реакционных камер [11]. В этих конструкциях для повышения эффективности процесса термического крекинга заложен принцип разделения объема камеры на однородные по сечению зоны, что обеспечивает равновеликие скорости движения реакционной массы

по всему аппарату и способствует снижению до минимума степени коксообразования на их стенках за счет полного отсутствия застойных зон.

Рис. 2.1. Висбрекинг гудрона со змеевиковым реактором:

1 – печной насос; 2 – трубчатая печь; 3 – змеевиковый реактор;

4 – колонна

Следует отметить, что предлагаемые аппараты более компактны и имеют конструкцию, обеспечивающую режим «идеального вытеснения», что означает не только отсутствие застойных зон, но и постоянство времени пребывания реакционной массы в аппарате.

На рис. 2.2 показаны предлагаемые конструкции выносных реакционных камер с восходящим потоком, применение которых рекомендуется к внедрению на вновь строящихся и реконструируемых установках висбрекинга.

Вследствие этого сочетание «трубчатая печь + выносная реакционная камера» создаются условия для непрерывного термического превращения сырья при благоприятных режимах переработки и в печи и в реакционной камере. Это обстоятельство имеет большое значение для достижения оптимального хода процесса висбрекинга, когда максимальная величина коэффициента снижения вязкости гудрона относительно остатка висбрекинга достигается при определенной степени превращения сырья, определяемой по выходу газа и бензина висбрекинга [12].

Таким образом, процесс висбрекинга в настоящее время набирает вторую волну технологической востребованности. Если раньше висбрекинг использовался только для снижения вязкости гудронов, то теперь для углубления переработки нефти [13].

Рис. 2.2. Выносные р

с восходящим потоком

2.2. Замедленное коксование

как эффективная технология углубления

переработки нефти

Одной из наиболее актуальных проблем в современной нефтеперерабатывающей отрасли является добыча и переработка тяжелых нефтей. Добыча тяжелой нефти является дорогим и сложным процессом, и использование традиционных схем переработки становится нерентабельным.

Тяжелые нефти характеризуются высоким содержанием сернистых соединений, содержанием значительных количеств тяжелых ме-

еакционные камеры висбрекинга

таллов, имеют высокую коксуемость, высокую вязкость и в их составе мало легких компонентов. По этой причине необходимо переходить на более эффективные технологии переработки тяжелых нефтей с получением качественных нефтепродуктов с высокой добавленной стоимостью. Наиболее распространенные процессы переработки тяжелого нефтяного сырья представлены на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Доля различных процессов в мировой

переработке тяжелой нефти

Как видно из рисунка, значительная доля отводится процессу коксования. Коксование – это процесс переработки нефтяных остатков при повышенных температурах, позволяющий получить основной продукт кокс, содержащий в составе 90 % углерода, а также дистиллятные фракции.

В промышленности существует три варианта аппаратурного оформления процесса коксования [14]:

1. Периодическое коксование в коксовых кубах. Данный способ интересен тем, что в кубах происходит закалка кокса, тем самым получается ценнейший продукт – крупнокусковой кокс, применяемый для производства электродов. Однако из-за низкой производительности этот способ не получил широкого распространения.

2. Непрерывное коксование – осуществляется в «кипящем слое» порошкообразного теплоносителя. Процесс направлен на максимальный выход дистиллятных фракций.

3. Полунепрерывное (замедленное) коксование. При данном способе сырье, нагретое до высоких температур 470–510 °С. подается в большие коксовые камеры, где протекают реакции термического крекинга с образованием кокса и газообразных продуктов. Пары продуктов коксования непрерывно подаются во фракционирующую колонну на разделение, а кокс периодически выгружается из камеры. В зависимости от сырья, на выходе с установки получают до 60 % дистиллятных фракций (нафта, легкий и тяжелый газойли) и различные виды кокса, такие как топливный, анодный, игольчатый. Особенностью данного способа коксования является возможность получения

различных продуктов, в том числе и дефицитного малозольного низко-

Предприятие

Ввод

в эксплуатацию

Проектная мощность

по сырью, тыс. т/год

ОАО «Роснефть-Ангарская НХК», г. Ангарск, Иркутская обл.

1970

600

ОАО «Роснефть-Комсомольский НПЗ» Комсомольск-на-Амуре, Хабаровский край

2012

1000

ОАО «Роснефть-Новокуйбышев-ский НПЗ», г. Новокуйбышевск, Самарская область

1985

1 500

ООО «ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка», г. Волгоград

2011)

600 400

1000

ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез», г. Пермь

1970

(рекон. 2012)

1 000

ООО «Газпромнефть-Омский НПЗ», г. Омск

1971

(рекон. 2017)

2 000

ОАО «НОВОЙЛ» Уфа, Республика Башкортостан

1956

(рекон. 2009)

700

ОАО «Уфанефтехим», г. У ф а, Ре с п убл и ка Башкортостан

2009

1 200

ПАО «ТАНЕКО», г. Нижнекамск, Республика Татарстан

2016

2000

сернистого кокса, за счет изменения технологических параметров и состава сырья.

Из-за указанных достоинств процесс замедленного коксования является наиболее рентабельной и перспективной технологией по переработке нефтяных остатков и получил наибольшее распространение [15, 16].

Получение из тяжелых вязких нефтепродуктов дополнительного количества дистиллятных фракций позволяет увеличить глубину переработки нефти, что интересно многим предприятиям. В связи с этим крупнейшие нефтеперерабатывающие заводы России включают установки замедленного коксования (УЗК) в свои технологические цепочки (табл. 2.1).

Таблица 2.1

УЗК на заводах России

Нефтеперерабатывающие заводы, в составе которых есть УЗК,

Марка кокса

Особенности для данной

марки

Применение

1 2 3

КНКЭ

Кокс нефтяной

крекинговый электродный

После термической обра-

ботки приобретает свойства

графита

Производство

электродов

КНПЭ

Кокс нефтяной

пиролизный

электродный

Отличается низкой зольностью, после термической обработки можно использовать

в алюминиевой промышлен-

ности

Производство анод-

ной массы и электро-

дов

КНПС

Кокс нефтяной

пиролизный

специальный

Имеет высокую структур-

ную прочность, низкое со-

держание серы и золы

Производство конст-

рукционных углероди-

стых материалов спе-

циального назначения

КН

Кокс нефтяной

Среднее содержание золы

Изоляционный

материал

КНМ

ЗК

Кокс нефтяной

малосернистый

замедленного

коксования

В зависимости от размеров

частиц подразделяется:

на КЗ-0 (губчатый кокс) –

высокое содержание лету-

чих компонентов, большая

уд. поверхность

изготовление анодов

для производства

алюминия

можно отнести к заводам с безотходной технологией переработки нефти [17]. В самое ближайшее время планируется запуск установок замедленного коксования на Уфимском НПЗ, Антипинском НПЗ (г. Тюмень), ООО «Лукойл-Пермьнефтеоргсинтез» суммарной мощностью по сырью 6 000 тыс. т/ в год.

Нефтяной кокс, благодаря сочетанию физико-механических и физико-химических свойств, используется в цветной металлургии при производстве алюминия, как конструкционный материал для изготовления коррозионно-устойчивой аппаратуры, в цементном производстве (табл. 2.2) [18]. Примерно треть получаемого кокса используется в качестве топлива. Классификация нефтяных коксов осуществляется в зависимости от свойств используемого сырья и способа получения кокса [19].

Таблица 2.2

Марки нефтяного кокса

Окончание табл. 2.2

1 2 3

КЗ-6 (коксовый орех)- высо-

кое содержание летучих ком-

понентов, большая удельная

поверхность

как топливо в про-

мышленных целях, а

прокаленный ‒ как

изоляционный в про-

изводстве Al

КЗ-25 (игольчатый кокс) –

низкое содержание летучих,

высокое содержание углерода

производство элек-

тродов и синтетиче-

ского графита

На примере завода ПАО «ТАНЕКО» рассматривается установка замедленного коксования.

В состав УЗК входят секции коксования, фракционирования, блок печей, блок выгрузки кокса, блок разделения газа и нафты, узел улавливания вредных выбросов, узел очистки воды отделенной от нефтяного кокса, система внутриустановочной обработки кокса, система компремирования и подачи жирного газа и прочие вспомогательные системы. Технологическая схема секций коксования и фракционирования приведена на рис. 2.4.

(секция коксования и фракционирования)

Рис. 2.4. Технологическая схема УЗК

Секция коксования состоит из печи и четырех параллельно работающих реакторов для обеспечения непрерывности процесса. В рассматриваемом процессе название «замедленное» связано с особыми условиями работы реакционных змеевиков трубчатых печей и реакторов (камер) коксования. Сырье, предварительно нагретое в печи до высокой температуры 470–510°С, затем подается в необогреваемые, изолированные снаружи коксовые камеры, где коксование происходит за счет тепла, приходящего с сырьем. Чтобы сырье, богатое смолами и асфальтенами, не закоксовывалось в змеевиках самой печи необходимо создать условия для небольшой длительности нагрева сырья в печи и высокой скорости движения по трубам печи, что можно обеспечить за счет высокой удельной теплонапряженности радиантных труб и специальной конструкцией трубчатой печи.

Также для предотвращения накопления кокса на стенках змеевиков в поток сырья подается водяной пар, вырабатываемый в отдельной секции установки. Он турбулизирует поток, снижая время пребывания сырья в печи, и способствует нахождению уже образовавшихся частиц твердого кокса в диспергированном состоянии. Добавление водяного пара также увеличивает межремонтный пробег печей коксования [20].

После печи парожидкостная смесь направляется в две параллельно работающих камеры коксования. Цикл работы камер коксования на УЗК ПАО «ТАНЕКО» составляет 18 часов. Работа реакторного блока коксования включает ряд этапов, таких как прогрев камеры, заполнение камеры коксования потоком из печи, крекинг с образованием жидких, газообразных продуктов и кокса, продувка, охлаждение и выгрузка кокса. Таким образом, если две камеры находятся в работе, то из других выгружается кокс и идет подготовка к работе. Пары выводятся с верха работающих коксовых камер и идут в колонну фракционирования, где разделяются на фракции и конденсируются.

Получаемая на установке замедленного коксования бензиновая фракция (нафта) имеет низкие показатели качества: октановое число (ОЧ) по моторному методу в пределах 60, содержание сернистых соединений около 0,5 %, низкая стабильность. По этой причине данную фракцию принято направлять на дополнительное облагораживание. На ПАО «ТАНЕКО» бензиновая фракция направляется на установку сплиттер нафты для разделения на легкую и тяжелую часть, после чего поступает на гидроочистку. Легкий газойль направляют в товарно-сырьевой парк для смешения с газойлями других установок, тяжелый газойль поступает на гидрокрекинг.

Этап выгрузки кокса является основополагающей в работе коксовых камер, так как от его длительности зависит полный цикл работы камеры и пропускная способность всей установки в целом. На установке применяется наиболее распространенный метод по выгрузке кокса из реакторов – гидравлическое резание.

Для выгрузки кокса из камер используют специальные буровые устройства [21]. В процессе гидроизвлечения кокса струи большой мощности формируются в специальных инструментах – гидравлических резаках. Водяной насос высокого давления подает в гидрорезак воду, за счет гидроудара разрушается слой твердого кокса и пробуривается центральное отверстие. Затем инструмент переключают в режим гидравлической резки и струи воды, направленные перпендикулярно к стенкам коксовых камер, удаляют со стенок кокс. Далее кокс поступает с водой на стадию транспортировки. Данный метод извлечения кокса безопасен, быстр, позволяет полностью отказаться от ручного труда, обеспечивая безопасность обслуживающего персонала, и наиболее экономичен, так как одна установка может обслуживать несколько реакторов. Кроме того извлекаемый кокс не содержит посторонних примесей.

Кокс, получаемый при использовании смеси гудрона и девонской нефти в соотношении 1:1 на УЗК ПАО «ТАНЕКО», имеет следующие характеристики и относится к высокосернистому виду кокса:

– выход летучих веществ – 11,0 %;

– содержание углерода – 90,7 %;

– содержание водорода – 3,0 %;

– содержание серы – 4,33 %;

– содержание азота – 1,51 %;

– содержание ванадия – 0,09 %;

– содержание железа – 0,15 %;

– содержание кремния – 0,032 %;

– содержание никеля – 0,068 %;

– зольность – 0,45 %.

Сернистый и высокосернистый виды кокса могут использоваться в качестве восстановителя и сульфидирующей добавки при шахтной плавке окисленных руд некоторых цветных металлов (никель, медь, кобальт и др.), в производстве сероуглерода, сульфида натрия и др. По сравнению с каменноугольным, сернистый нефтяной кокс имеет низкую зольность 0,2–0,8 % и меньшую стоимость.

Получаемый на УЗК ПАО «ТАНЕКО» кокс поставляется на Нижнекамскую ТЭЦ и используется для энергических целей.

Использование кокса, даже высокосернистого, в качестве энергетического топлива снижает нагрузку на окружающую среду по количеству выбрасываемых в атмосферу сернистых соединений. Например, при сжигании 6 млн т топочного мазута с содержанием серы 3 % мас. в окружающую среду выбрасывается 360 тыс. т/год соединений серы. При коксовании такого же количества мазута образуется около 700 тыс. т/год нефтяного кокса с содержанием серы 3,5 % мас., в результате сжигания которого в окружающую среду выбрасывается 49 тыс. т/год серы. В связи с этим в последнее время многие заводы стали строить энергетические установки, на которых в качестве топлива используют кокс.

Таким образом, процесс замедленного коксования играет значимую роль в нефтеперерабатывающей отрасли, позволяя переработать различные виды сырья, тяжелые остатки в данном процессе преобразуются в ценнейшие продукты, такие как высококачественное кокс и сырье каталитических процессов. Благодаря включению замедленного коксования в технологическую цепочку, ПАО «ТАНЕКО» исключает из линейки продукции тяжелые жидкие нефтепродукты и увеличивает глубину переработки с 73,2 до 95 % при работе установки на полную мощность. В настоящее время процесс УЗК приобрел значимую роль в нашей стране и наблюдается тенденция к наращиванию количества установок и их модернизации [22].

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 84 5 6 7 8 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]